電氣液壓技術(shù)TechnologyofElectroHydraulics&ElectroPneumatics主講:

黃岡科技職業(yè)學院

鄭豐杰

副教授學習領(lǐng)域一

液壓傳動技術(shù)學習領(lǐng)域二

電液壓技術(shù)內(nèi)容簡介學習領(lǐng)域三

氣動技術(shù)學習領(lǐng)域四

液氣動系統(tǒng)的電氣控制

學習情境1液壓系統(tǒng)的電氣控制原理

學習情境3電液伺服閥學習領(lǐng)域二

電液壓技術(shù)學習情境5電控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定與調(diào)整

學習情境2開關(guān)式電控閥學習情境4電液比例閥當今世界上液氣壓技術(shù)發(fā)展十分迅速，尤其在電子技術(shù)、微機控制日益發(fā)展的今天，液壓技術(shù)已迅速滲入到各個學科領(lǐng)域。確切地說,現(xiàn)代的“液壓”是電子和機械技術(shù)相結(jié)合的一種技術(shù)，它已經(jīng)從傳統(tǒng)的機控發(fā)展到電控、從狀態(tài)控制發(fā)展到過程控制，當代的液壓設(shè)備已經(jīng)向自動化和智能化方向發(fā)展。當電磁換向閥通電時，液壓缸活塞桿以一定速度伸出或回縮，該速度大小可通過流量控制閥確定，因此，電磁換向閥本身并不控制液壓缸活塞運動速度。一、電液壓的開關(guān)系統(tǒng)的工作原理學習情境1液壓系統(tǒng)的電氣控制原理

三位電磁換向閥可以完成下列功能：

-液壓缸活塞桿伸出三位電磁換向閥可以完成下列功能：-液壓缸活塞桿伸出-液壓缸活塞桿回縮三位電磁換向閥可以完成下列功能： -液壓缸活塞桿伸出

-液壓缸活塞桿回縮

-

停止液壓缸因此，電磁換向閥的作用就像電氣回路中的開關(guān)一樣。在一個位置上，關(guān)閉燈......而在另一個位置上，接通燈，但并沒有中間位置。不過，另一種類型的開關(guān)可以用于控制燈泡亮度，該開關(guān)被稱之為光度調(diào)整開關(guān)。二、電液壓的比例系統(tǒng)的工作原理在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。在這種情況下，為了改變燈泡亮度，可以在全關(guān)閉位置和全打開位置之間的任意位置上切換觸點。電磁換向閥可被認為是簡單的開關(guān)閥。其可以通過電氣裝置來控制，這些電氣裝置能夠接通或關(guān)斷電流。不過，比例方向閥可以通過類似于光度調(diào)整開關(guān)的電氣裝置來控制。通過改變線圈電流，可以改變閥芯位移大小，從而實現(xiàn)了比例閥出口流量的控制。通過改變線圈電流，可以改變閥芯位移大小，從而實現(xiàn)了比例閥出口流量的控制。通過改變線圈電流，可以改變閥芯位移大小，從而實現(xiàn)了比例閥出口流量的控制。學習情境2開關(guān)式電控閥1、直動式電磁換向閥2、先導式（雙電控）電磁換向閥開關(guān)式電控閥在前面講述過，在這里只是復習一下。一、電磁換向閥二、電控溢流閥三、壓力開關(guān)壓力開關(guān)一個能夠利用液（氣）壓系統(tǒng)的壓力變化來控制電氣開關(guān)的通斷的元件。其原理在前面已經(jīng)講述，這里就不重復。電液伺服閥是電液轉(zhuǎn)換元件，又是功率放大元件，它能夠?qū)⑿」β实碾娦盘栞斎朕D(zhuǎn)換成大功率的液壓能（流量和壓力）輸出，實現(xiàn)執(zhí)行元件的位移、速度、加速度及力的控制。它是電液控制系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵元件。學習情境3電液伺服閥電液伺服閥輸入信號是由電氣元件來完成的。電氣元件在傳輸、運算和參量的轉(zhuǎn)換等方面既快速又簡便，而且可以把各種物理量轉(zhuǎn)換成為電量。所以在自動控制系統(tǒng)中廣泛使用電氣裝置作為電信號的比較、放大、反饋檢測等元件；而液壓元件具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊、功率放大倍率高，線性度好，死區(qū)小，靈敏度高，動態(tài)性能好，響應速度快等優(yōu)點，可作為電液轉(zhuǎn)換功率放大的元件。因此，在一控制系統(tǒng)中常以電氣為“神經(jīng)”，以機械為“骨架”，以液壓控制為“肌肉”最大限度地發(fā)揮機、電、液的長處。一、電液伺服閥的結(jié)構(gòu)和工作原理伺服閥結(jié)構(gòu)從閥體開始。1、電液伺服閥的結(jié)構(gòu)1）閥體為了使閥芯凸肩與油口精確匹配，在閥體內(nèi)應安裝閥套。2）閥套3）閥芯在主閥體內(nèi)，還應安裝用于過濾控制油液的過濾器。4）預過濾器閥體端蓋用于通過從過濾器至比例閥先導級的控制油液。（5）閥體端蓋6）力矩馬達的機體（閥座）先導級含有兩個噴嘴...7）噴嘴...和一個力矩馬達。擋板一方面與力矩馬達銜鐵連接，另一方面，其穿過兩個噴嘴，與主閥芯連接。8）擋板和力矩馬達當伺服閥失電時，擋板位于兩個噴嘴中間，所以主閥兩個控制腔中的壓力是相等的，即主閥芯也是位于中位。2、電液伺服閥的工作原理在力矩馬達中，安裝有環(huán)繞在銜鐵四周的永久磁鐵磁軛。在力矩馬達線圈中通入電流會激磁銜鐵，并引起其傾斜。銜鐵傾斜方向由電壓極性來確定，傾斜程度則取決于電流大小。銜鐵傾斜會使擋板更加靠近一個噴嘴，而遠離另一個噴嘴。這樣會使主閥兩端控制腔中的壓力產(chǎn)生壓差...隨著主閥芯移動，當兩控制腔中的壓力相等時，擋板又處于兩噴嘴中間，這時主閥芯停止移動。...引起主閥芯移動，比例閥有流量輸出。3、電液伺服閥的應用電液伺服閥目前廣泛應用于要求高精度控制的自動控制設(shè)備中，用以實現(xiàn)位置控制、速度控制和力的控制等。伺服閥控制精度高，響應速度快，特別是電液伺服系統(tǒng)容易實現(xiàn)計算機控制，在航空航天、軍事裝備中得到廣泛應用。但加工工藝復雜，成本高，對油液污染敏感，維護保養(yǎng)難，以前一般工業(yè)應用較少?，F(xiàn)在隨著科技的進步，它也廣泛應用一般機械的自動控制系統(tǒng)中。學習情境4電液比例閥一、電液比例閥的原理二、電液比例閥的結(jié)構(gòu)三、電液比例閥的類型一、電液比例閥的原理以前我們所介紹的閥對流量的控制可以分為兩種：1、開關(guān)控制：要么全開、要么全關(guān)，流量要么最大、要么最?。?），沒有中間狀態(tài)，如普通的電磁直通閥、電磁換向閥、電液換向閥。2、連續(xù)控制：

閥口可以根據(jù)需要打開任意一個開度，由此控制通過流量的大小，這類閥有手動控制的，如節(jié)流閥，也有電控的，伺服閥。電液比例閥是屬于連續(xù)控制閥，閥內(nèi)的比例電磁鐵輸入電壓信號產(chǎn)生相應動作，使閥芯產(chǎn)生位移，閥口開度發(fā)生改變，并且其改變量與輸入電壓成比例。其原理是通過改變線圈電流，可以改變閥芯位移大小，從而實現(xiàn)了比例閥出口流量的控制。當在線圈上施加電壓時，將有電流流過線圈。1、比例電磁鐵二、電液比例閥的結(jié)構(gòu)電液比例閥主要由比例電磁鐵、比例閥芯和功率放大器組成。1)同樣，電流產(chǎn)生磁場，該磁場集中在金屬導磁套、磁極片和銜鐵中。2)然而，在磁極片與銜鐵之間的磁回路中存在間隙，所以，就會產(chǎn)生電磁力，該電磁力將閉合這個間隙，從而使磁路導通。1)推桿將比例電磁鐵與比例閥閥芯連接起來，其通常推動閥芯向擠壓彈簧方向移動。2)電磁力大小由磁場強度決定，而磁場強度與線圈電流成正比。增加線圈電流將使電磁力增大，因此，閥芯移動距離也增大。增加線圈電流將使電磁力增大，因此，閥芯移動距離也增大。增加線圈電流將使電磁力增大，因此，閥芯移動距離也增大。FIFI在設(shè)計比例電磁鐵時，應使電磁力(F)與線圈電流(I)之間成線性關(guān)系，即電磁力僅取決于線圈電流。進一步講，電磁換向閥與比例閥之間的不同就在于閥芯結(jié)構(gòu)上。電磁換向閥與比例閥的區(qū)別2、比例閥芯SSQQ1)對于電磁換向閥，當通電時，閥芯結(jié)構(gòu)應使其壓降最小。2)這意味著為了控制小流量，所需閥開口度將會是很小。小開口度是很難控制的。SSQ1)

然而，比例閥閥芯在刃口上開有V型槽，這樣可使比例閥開口具有較寬的變化區(qū)間。SSQ1)

然而，比例閥閥芯在刃口上開有V型槽，這樣可使比例閥開口具有較寬的變化區(qū)間。2)所以，與電磁換向閥相比，盡管比例閥的最大流量較低，但是，其更容易實現(xiàn)小流量控制，即比例閥開口是逐漸變化的。SSQ根據(jù)將控制的最大流量，可配裝不同的閥芯，即這些閥芯具有不同的形狀、大小或V型槽數(shù)。如前所述，輸入給比例電磁鐵的電流需要調(diào)節(jié)，而不是簡單的接通或關(guān)斷（像在電磁換向閥中一樣）。3、功率放大器理論上，這可以通過光度調(diào)整類型元件（如可調(diào)電阻）來實現(xiàn)，但由于熱量產(chǎn)生和漂移等問題，實際上并不使用這種元件，除非對于最簡單的應用場合。24VDC通常，比例電磁鐵的線圈電流由功率放大器（電子放大器）來控制。功率放大器本身需要一個電源（一般為12或24VDC）和一個輸入信號。24VDC功率放大器輸出（電流）由輸入信號控制，當輸入信號為零時，輸出信號也為零。24VDC當輸入信號增大時，功率放大器的輸出信號也相應地增大。24VDC當輸入信號增大時，功率放大器的輸出信號也相應地增大。24VDC當輸入信號增大時，功率放大器的輸出信號也相應地增大。24VDC驅(qū)動比例電磁鐵的大電流（一般為2～3A）由電源提供，而來自輸入信號裝置的電流都是很小的（通常為幾個毫安），因此，輸入信號裝置可以為簡單的電位計。24VDC在車載液壓系統(tǒng)中，輸入信號裝置可以采用操縱桿式電位計。1)比例閥也可用于控制壓力，在這種情況下，比例電磁鐵用來推動閥芯動作，即通過彈簧將錐閥芯壓在閥座上。電磁力越大，所需將溢流口打開的壓力就越大。1、比例溢流閥三、電液比例閥的類型（一）按執(zhí)行功能分1）直動式比例溢流閥B、這里描述了直動式溢流閥功能，直動式溢流閥只允許通過較小的流量。A、比例閥也可用于控制壓力，在這種情況下，比例電磁鐵用來推動閥芯動作，即通過彈簧將錐閥芯壓在閥座上。電磁力越大，所需將溢流口打開的壓力就越大。為了控制較高的流量，直動式比例溢流閥可以作為先導式溢流閥的先導級（或減壓閥）。2）先導式比例溢流閥為了控制較高的流量，直動式比例溢流閥可以作為先導式溢流閥的先導級（或減壓閥）。2、比例換向閥用比例電磁鐵代替電磁換向閥的普通電磁鐵，便成為比例換向閥，圖形符號如圖所示。其原理前面已經(jīng)介紹。其功能是既完成換向，又可以在換向的同時控制壓力油的流量3、比例流量控制閥用比例電磁鐵取代節(jié)流閥或調(diào)速閥的手調(diào)裝置，以輸入電信號控制節(jié)流口開度，便可連續(xù)地或按比例地遠程控制其輸出流量，實現(xiàn)執(zhí)行部件的速度調(diào)節(jié)。下圖是電液比例節(jié)流閥的外形圖及圖形符號。圖中的節(jié)流閥芯由比例電磁鐵的推桿操縱，輸入的電信號不同，則電磁力不同，便有不同的節(jié)流口開度。所以一定的輸入電流就對應就對應著不同的輸出流量變化。為了滿足不同應用場合的要求，可使用不同類型的比例閥，這些比例閥具有不同的性能。在最簡單的比例方向閥類型中，電磁力與彈簧力相平衡，以對閥芯進行定位。1、無反饋式比例閥（二）按有無反饋分功率放大器的輸入信號可產(chǎn)生相應的輸出電流，以輸出給比例電磁鐵。這個電流信號在閥芯上產(chǎn)生一個電磁力，從而使閥芯移動，直至電磁力與彈簧力相平衡。小輸入信號對應于較小的閥開口度。逐漸增加輸入信號會使閥開口度也變大，且允許較大流量流過......直至達到閥的最大開口度，即通過最大流量。因此，對于任何輸入信號，閥芯定位都是通過電磁力與彈簧力相平衡來實現(xiàn)的。不過，其它形式的力實際上也作用在閥芯上。當流體流過比例閥時，通常產(chǎn)生液動力，這些液動力與彈簧力一起克服電磁力，從而使閥口開度變小。2)所以，這種類型的比例閥具有一定的局限性，如允許通過的最大流量較小和其性能較低等。1)因此，對于任何輸入信號，閥芯定位都是通過電磁力與彈簧力相平衡來實現(xiàn)的。不過，其它形式的力實際上也作用在閥芯上。當流體流過比例閥時，通常產(chǎn)生液動力，這些液動力與彈簧力一起克服電磁力，從而使閥口開度變小。比例閥性能可通過嵌入閥芯位移傳感器來提高，這種傳感器將閥芯位移信號反饋給功率放大器，從而實現(xiàn)對閥芯更加精確地定位。2、反饋式比例閥增加輸入信號，以使閥口逐漸開啟。增加輸入信號，以使閥口逐漸開啟。與無反饋式比例閥一樣，反饋式比例閥中也將產(chǎn)生克服電磁力的液動力，該液動力試圖將閥口開度變小。不過，閥口開度變化現(xiàn)可通過閥芯位移傳感器感測，并從功率放大器輸出已增大的電流，即采用已增大的電磁力來補償液動力。1)隨著閥口壓降和流量的不斷增大，液動力最終將克服電磁力，并使閥口開度減小，不過，這種情況發(fā)生時閥口流量要比無反饋式比例閥大得多。因此，對于給定規(guī)格的比例閥，反饋式的通流能力要比無反饋式強，且閥芯定位精度更高（流量控制更精確）。2)但反饋式比例閥的制造成本要比無反饋式比例閥高許多，且其需要專用功率放大器來控制。這里需要高性能比例閥（例如用于閉環(huán)位置或壓力控制），即可采用另一種反饋式比例閥。（三）高性能比例閥在這種比例閥中，閥芯與閥套研配，閥芯由單比例電磁鐵驅(qū)動，閥芯工作邊為半邊，當單比例電磁鐵通電時，即獲得相應工作位置。通過增加電磁力（電流）可使閥芯一個工作邊打開。通過減小電磁力可使閥芯另一個工作邊打開。這種類型結(jié)構(gòu)可使比例閥動作更快，性能更好，但也是以犧牲制造成本為代價。因此，在實際應用中，應根據(jù)要求選擇最合適的比例閥形式。當需要控制較大流量時，采用先導式比例閥是最佳解決方案（而不是采用大規(guī)格和大比例電磁鐵）。與直動式比例閥一樣，先導式比例閥與電磁換向閥也有許多相似之處，但也有相當大的差別。（四）先導式比例閥首先，主閥芯上帶有V形槽，這可以實現(xiàn)閥口開度的無級調(diào)節(jié)。其次，因先導級作用可使比例電磁鐵中電流變化，從而產(chǎn)生主閥兩控制腔中的壓力變化。先導級可像兩個比例壓力閥一樣工作。第三，主閥芯彈簧采用一個彈簧，這表明無論主閥芯哪一個工作邊工作,都壓縮同一個彈簧，因此，這種結(jié)構(gòu)并不需要精確匹配兩個彈簧。最后，減壓裝置有時安裝在先導級與主閥之間，這樣，當系統(tǒng)壓力較高時（通常大于200bar），可使先導壓力減小。先導式比例閥（無反饋）先導級中的一個比例電磁鐵通電，就會在主閥相應控制腔中產(chǎn)生與電流成比例的壓力，該壓力推動主閥芯運動，直至作用在主閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡。先導式比例閥（無反饋）另一個比例電磁鐵通電，主閥芯向相反方向運動，但彈簧仍然處于壓縮狀態(tài)。先導式比例閥（無反饋）當需要提高比例閥性能時，應在主閥芯上安裝位移傳感器，并使用單比例電磁鐵的先導式比例閥。不過，與前述一樣，這也將增加比例閥制造成本，并需要專用功率放大器。先導式比例閥（無反饋）對于大多數(shù)應用場合，閥芯位移傳感器既可以安裝在主閥芯上，也可以安裝在先導閥芯上，以使比例閥具有更高的動態(tài)性能。先導式比例閥（雙反饋）因此，與直動式比例閥一樣，先導式比例閥也具有三種性能等級，以滿足不同應用場合需求。輸入電壓流量輸入輸出0V0.010V學習情境5電控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定與調(diào)整一、功率放大器輸入電壓流量輸入輸出0V

1.010V輸入電壓流量輸入輸出0V

2.010V輸入電壓E流量輸入輸出0V

2.510V輸入電壓流量輸入輸出0V3.010V輸入電壓流量輸入輸出0V

4.010V輸入電壓流量輸入輸出0V5.010V輸入電壓流量輸入輸出0V

6.010V輸入電壓流量輸入輸出0V7.010V輸入電壓流量輸入輸出0V8.010V輸入電壓流量輸入輸出0V9.010V輸入電壓流量輸入輸出0V10.010V輸入電壓流量輸入輸出0V10.010V二、死區(qū)補償輸入電壓流量輸入輸出0V

0.010V輸入電壓流量輸入輸出0V0.110V輸入電壓流量輸入輸出0V0.210V輸入電壓流量輸入輸出0V1.010V輸入電壓流量輸入輸出0V2.010V輸入電壓流量輸入輸出0V3.010V輸入電壓流量輸入輸出0V4.010V輸入電壓流量輸入輸出0V5.010V輸入電壓流量輸入輸出0V6.010V輸入電壓流量輸入輸出0V7.010V輸入電壓流量輸入輸出0V7.510V輸入電壓流量輸入輸出0V10.010V輸入電壓流量輸入輸出0V10.010V三、增益調(diào)整輸入電壓流量輸入輸出0V1.010V輸入電壓流量輸入輸出0V2.010V輸入電壓流量輸入輸出0V3.010V輸入電壓流量輸入輸出0V4.010V輸入電壓流量輸入